FPGA技術(shù)平臺(tái)的以太網(wǎng)傳輸混沌數(shù)字圖像加密.pdf

1、混沌是一種貌似無(wú)規(guī)則的運(yùn)動(dòng),在確定性非線性系統(tǒng)中,不需附加任何隨機(jī)因素亦可出現(xiàn)類似隨機(jī)的行為。它廣泛滲透在生物學(xué)、地理學(xué)、力學(xué)、數(shù)學(xué)、化學(xué)、大氣學(xué)、天文學(xué)、工程學(xué)等各個(gè)領(lǐng)域。而混沌和混沌通信也成為了當(dāng)今社會(huì)的前沿課題和研究熱點(diǎn),有著非常重要的理論和實(shí)際意義。
　　 本文主要提出了一種基于FPGA嵌入式以太網(wǎng)傳輸?shù)臄?shù)字圖像混沌保密通信新方案。在算法實(shí)現(xiàn)方面,根據(jù)Euler算法和變量比例擴(kuò)張變換,對(duì)連續(xù)時(shí)間混沌系統(tǒng)作離散化處理,在嵌

2、入式Linux環(huán)境下,以8渦卷Chua系統(tǒng)為例,通過(guò)c語(yǔ)言編程,在FPGA開發(fā)平臺(tái)上產(chǎn)生作為加密和解密的混沌數(shù)字序列。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)與硬件實(shí)現(xiàn)方面,根據(jù)驅(qū)動(dòng)響應(yīng)式同步原理,在型號(hào)為XUP Virtex-Ⅱ Pro的FPGA開發(fā)平臺(tái)上,通過(guò)嵌入式以太網(wǎng)傳輸,實(shí)現(xiàn)了512×512BMP格式的靜止彩色圖像混沌保密通信,給出了系統(tǒng)設(shè)計(jì)與硬件實(shí)現(xiàn)結(jié)果。
　　 首先在第一章總體上介紹了本課題的研究背景、研究歷程和它的研究意義。第二章具體地介紹了

3、混沌的一些基本概念。為后面的混沌保密系統(tǒng)研究提供了混沌理論及相關(guān)技術(shù)基礎(chǔ)?；煦绫Ｃ芡ㄐ诺幕驹砭褪抢没煦缧盘?hào)的類隨機(jī)性和它對(duì)初始條件的高度敏感特征,構(gòu)造出其含有密鑰包含在初值或參數(shù)條件中的保密系統(tǒng)。由于本文數(shù)字圖像混沌保密通信系統(tǒng)是基于Xilinx的FPGA嵌入式Linux技術(shù)開發(fā)的,所以在第三章簡(jiǎn)要地介紹了嵌入式Linux操作系統(tǒng)的特征及其體系結(jié)構(gòu)；介紹了Xilinx公司開發(fā)板的兩種核心處理器MicroBlaze和PPC405 C

4、ore以及基于它們的SOPC軟硬件開發(fā)技術(shù)。另外,由于涉及到以太網(wǎng)傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)功能,本文詳細(xì)說(shuō)明了嵌入式Linux下的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)編程技術(shù)。第四章利用混沌保密通信系統(tǒng)的原理,將圖像置亂技術(shù)與混沌保密通信系統(tǒng)相結(jié)合,設(shè)計(jì)了一種圖像置亂和基于閉環(huán)和反饋形式相結(jié)合的混沌保密通信相結(jié)合的圖像保密通信系統(tǒng),并對(duì)其進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)仿真。結(jié)果表明:該方法加密效果較好,保密程度較高,是一種理想的圖像保密技術(shù)。第五章在前面幾章的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了硬件平臺(tái)上的數(shù)字圖像混